Последовательность опроса генома - Genome survey sequence

В полях биоинформатика и вычислительная биология, Последовательности обследования генома (GSS) находятся нуклеотидные последовательности похожий на стандартное восточное время в том, что единственная разница в том, что большинство из них геномный по происхождению, а не мРНК.[1]

Последовательности исследования генома обычно генерируются и отправляются в NCBI лабораториями, выполняющими секвенирование генома и используются, среди прочего, в качестве основы для картирования и секвенирования частей генома, включенных в стандарт GenBank подразделения.[1]

Взносы

Секвенирование генома - это новый способ картирования последовательностей генома, поскольку он не зависит от мРНК. Современные подходы к секвенированию генома в основном представляют собой высокопроизводительные методы дробовика, и GSS часто используется на первом этапе секвенирования. GSS могут предоставить начальное глобальное представление о геноме, которое включает как кодирование, так и некодирующая ДНК и содержат повторяющийся участок генома в отличие от EST. Для оценки повторяющихся последовательностей GSS играет важную роль в ранней оценке проекта секвенирования, поскольку эти данные могут влиять на оценку охвата последовательностей, качества библиотеки и процесса построения.[2] Например, при оценке генома собаки он может оценивать глобальные параметры, такие как частота нейтральных мутаций и содержание повторов.[3]

GSS также является эффективным способом крупномасштабной и быстрой характеристики геномов родственных видов, где имеется только небольшое количество генных последовательностей или карт.[4] GSS с низким охватом может генерировать обширную информацию о содержании генов и предполагаемых регуляторных элементах сравниваемых видов.[5] Он может сравнивать эти гены родственных видов, чтобы определить относительно расширенные или сокращенные семейства. А в сочетании с физическим покрытием клонами исследователи могут легко перемещаться по геному и охарактеризовать конкретный геномный участок с помощью более обширного секвенирования.[3]

Ограничение

Ограничение последовательности геномного обследования состоит в том, что ей не хватает непрерывности на большом расстоянии из-за ее фрагментарной природы, что затрудняет прогнозирование порядка генов и маркеров. Например, для обнаружения повторяющихся последовательностей в данных GSS может оказаться невозможным обнаружить все повторы, поскольку повторяющийся геном может быть длиннее, чем чтения, что трудно распознать.[2]

Типы данных

Подразделение GSS содержит (но не ограничивается ими) следующие типы данных:

Случайные последовательности обследования генома "за один проход"

Последовательности случайного «однопроходного считывания» генома - это GSS, созданные при однократном считывании путем случайного выбора. Однопроходное секвенирование с более низкой точностью можно использовать для быстрого накопления геномных данных, но с более низкой точностью.[6] Это включает в себя RAPD, RFLP, AFLP и так далее.[7]

Концевые последовательности Cosmid / BAC / YAC

Концевые последовательности Cosmid / BAC / YAC используют Космид /Бактериальная искусственная хромосома /Искусственная хромосома дрожжей секвенировать геном с торцевой стороны. Эти последовательности действуют как плазмиды с очень низким числом копий, которые иногда имеют только одну копию на клетку. Чтобы получить достаточное количество хромосом, им нужно большое количество культуры кишечной палочки, 2,5 - 5 литров может быть разумным количеством.[8]

Cosmid / BAC / YAC также можно использовать для получения большего клона фрагмента ДНК, чем такие векторы, как плазмида и фагмида. Вкладыш большего размера часто бывает полезен для проекта последовательности при организации клонов. [9]

Эукариотические белки можно экспрессировать с помощью YAC с посттрансляционной модификацией.[10] BAC не может этого сделать, но BAC могут достоверно представлять ДНК человека намного лучше, чем YAC или космид.[11]

Экзон захваченные геномные последовательности

Захваченная экзонная последовательность используется для идентификации генов в клонированной ДНК, и это достигается путем распознавания и улавливания носителя, содержащего экзонную последовательность ДНК. Захват экзонов имеет две основные особенности: во-первых, он не зависит от доступности ДНК-мишени, экспрессирующей РНК. Во-вторых, изолированные последовательности могут быть получены непосредственно из клона, не зная тканей, экспрессирующих ген, который необходимо идентифицировать.[12] Во время разрезания экзон может оставаться в мРНК, а информация, переносимая экзоном, может содержаться в белке. Поскольку фрагмент ДНК может быть вставлен в последовательности, если экзон вставлен в интрон, транскрипт будет длиннее, чем обычно, и этот транскрипт может быть захвачен анализом.

Алу ПЦР последовательности

Повторяющийся элемент Alu является членом Short Interspersed Elements (SINE) в геноме млекопитающих. В геноме человека насчитывается от 300 до 500 тысяч копий повторяющегося элемента Alu, что означает, что один элемент Alu существует в среднем в 4-6 т.п.н. Элементы Alu широко распространены в геноме млекопитающих, и повторяемость является одной из характеристик, поэтому его называют повторяющимся элементом Alu. Используя особую последовательность Alu в качестве целевого локуса, можно получить специфическую ДНК человека из клона TAC, BAC, PAC или гибрида клеток человека и мыши.

ПЦР - это подход, используемый для клонирования небольшого фрагмента ДНК. Фрагмент может быть одним геном или просто частью гена. ПЦР может клонировать только очень маленький фрагмент ДНК, который обычно не превышает 10 кб.

Alu PCR - это метод «снятия отпечатков ДНК». Это быстрый и простой в использовании подход. Он получен из анализа многих геномных локусов, фланкированных повторяющимися элементами Alu, которые представляют собой неавтономные ретротранспозоны, присутствующие в большом количестве копий в геномах приматов.[13] Элемент Alu можно использовать для снятия отпечатков генома на основе ПЦР, которая также называется Alu PCR.

С меткой транспозона последовательности

Есть несколько способов проанализировать функцию определенной последовательности гена, самый прямой метод - заменить ее или вызвать мутация а затем проанализировать результаты и эффекты. Для этой цели разработаны три метода: замещение гена, подавление смысла и антисмысла и инсерционный мутагенез. Среди этих методов инсерционный мутагенез оказался очень хорошим и успешным подходом.

Во-первых, Т-ДНК был применен для инсерционного мутагенеза. Однако, используя сменный элемент может принести больше преимуществ. Мобильные элементы были впервые открыты Барбара МакКлинток в кукуруза растения. Она определила первый мобильный генетический элемент, который назвала локусом диссоциации (Ds).[14] Размер переносного элемента составляет от 750 до 40000bp. Переносные элементы в основном можно разделить на два класса: один класс очень простой, называемый последовательностью вставки (IS), другой класс сложный, называемый транспозоном. Транспозон имеет один или несколько охарактеризованных генов, которые можно легко идентифицировать. IS имеет ген транспозазы.

Транспозон можно использовать в качестве метки для ДНК с известной последовательностью. Транспозон может появиться в другом локусе посредством транскрипции или обратной транскрипции под действием нуклеазы. Это появление транспозона доказало, что геном не является статистическим, но всегда меняет структуру самого себя.

Использование меток транспозонов дает два преимущества. Во-первых, если транспозон вставлен в последовательность гена, эта вставка будет одиночной и интактной. Неповрежденность может облегчить молекулярный анализ помеченной последовательности. Другое преимущество состоит в том, что многие транспозоны могут быть удалены из последовательности помеченного гена, когда транспозаза анализируется. Это обеспечивает подтверждение того, что последовательность вставленного гена действительно была помечена транспозоном.[15]

Пример файла GSS

Ниже приведен пример файла GSS, который можно отправить в GenBank:[16]

ТИП: GSSSTATUS: NewCONT_NAME: Sikela JMGSS #: Ayh00001CLONE: HHC189SOURCE: ATCCSOURCE_INHOST: 65128OTHER_GSS: GSS00093, GSS000101CITATION: геномные последовательности из человеческого мозга tissueSEQ_PRIMER: M13 ForwardP_END: ​​5'HIQUAL_START: 1HIQUAL_STOP: 285DNA_TYPE: GenomicCLASS: shotgunLIBRARY: гиппокамп, Стратагена (кат. # 936205) ОБЩЕСТВЕННЫЙ: PUT_ID: актин, гамма, skeletalCOMMENT: ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ: AATCAGCCTGCAAGCAAAAGATAGGAATATTCACCTACAGTGGGCACCTCCTTAAGAAGCTGATAGCTTGTTACACAGTAATTAGATTGAAGATAATGGACACGAAACATATTCCGGGATTAAACATTCTTGTCAAGAAAGGGGGAGAGAAGTCTGTTGTGCAAGTTTCAAAGAAAAAGGGTACCAGCAAAAGTGATAATGATTTGAGGATTTCTGTCTCTAATTGGAGGATGATTCTCATGTAAGGTGCAAAAGTGATAATGATTTGAGGATTTCTGTCTCTAATTGGAGGATGATTCTCATGTAAGGTTGTTAGGAAATGGCAAAGTATTGATGATTGTGTGCTATGTGATTGGTGCTAGATACTTTAACTGAGTATACGAGTGAAATACTTGAGACTCGTGTCACTT ||

Рекомендации

  1. ^ а б Примечания к выпуску GenBank Flat File 96.0
  2. ^ а б Отто, Томас Д. и др. «ReRep: компьютерное обнаружение повторяющихся последовательностей в последовательностях генома (GSS)». BMC Bioinformatics 9.1 (2008): 366.
  3. ^ а б Киркнесс, Э. Ф. (26 сентября 2003 г.). "Геном собаки: последовательность опроса и сравнительный анализ". Наука. Американская ассоциация развития науки (AAAS). 301 (5641): 1898–1903. Дои:10.1126 / science.1086432. ISSN  0036-8075. PMID  14512627. S2CID  22366556.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
  4. ^ Венкатеш, Бираппа и др. «Секвенирование и сравнительный анализ генома слоновой акулы (Callorhinchus milii)». PLoS biology 5.4 (2007): e101.
  5. ^ Hitte, Christophe и др. «Облегчение навигации по геному: секвенирование обзора и плотное картирование радиационно-гибридных генов». Nature Reviews Genetics 6.8 (2005): 643-648.
  6. ^ «Секвенирование ДНК. Как определить последовательность оснований в молекуле ДНК». Архивировано из оригинал в 2013-10-21. Получено 2013-10-21.
  7. ^ DDBJ-GSS
  8. ^ MEGA- и GIGA-препараты космид-, ВАС-, PAC, YAC- и P1-ДНК с JETSTAR 2.0
  9. ^ "WSSP-04 Глава 2 - Векторы" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) в 2013-10-23. Получено 2013-10-22.
  10. ^ Искусственная хромосома дрожжей
  11. ^ Вентер, Дж. Крейг, Гамильтон О. Смит и Лерой Худ. «Новая совместная стратегия секвенирования генома человека и других геномов».
  12. ^ Мартин К. Вапенаар; Йохан Т. Ден Даннен (2001). Захват экзонов: применение системы захвата множественных экзонов с большой вставкой. Методы молекулярной биологии. 175. С. 201–215. Дои:10.1385 / 1-59259-235-X: 201. ISBN  978-1-59259-235-7. PMID  11462836.
  13. ^ Карделли М (2011). «Алу ПЦР». Протоколы ПЦР. Методы молекулярной биологии. 687. С. 221–9. Дои:10.1007/978-1-60761-944-4_15. ISBN  978-1-60761-943-7. PMID  20967611.
  14. ^ Цугеки Р., Олсон М.Л., Федоров Н.В. (май 2007 г.). «Мечение транспозонов и изучение развития корней у Arabidopsis». Гравитационная и космическая биология. 11 (2): 79–87. PMID  11540642.
  15. ^ Рамачандран С., Сундаресан V (2001). «Транспозоны как инструменты функциональной геномики». Физиология и биохимия растений. 39 (3–4): 243–252. Дои:10.1016 / s0981-9428 (01) 01243-8.
  16. ^ dbGSS_submit